[发明专利]具有微结构的半导体盘形激光器

说明书

本发明提供一种半导体盘形激光器，所述半导体盘形激光器包括作为辐射散射区域的微结构，在辐射散射区域中，较高阶模比基模经历更大的损耗。微结构允许扩大基模的有效面积，因此允许以高光束质量提高发射功率。在外延方向上，该半导体盘形激光器包括布拉格反射器、用于产生激光辐射的有源区以及盖层。

技术领域

本发明涉及一种半导体盘形激光器。

背景技术

在许多领域中需要具有高输出功率的半导体盘形激光器。光场的放大在有源层中进行，所述有源层例如包含量子阱结构。并且，半导体盘形激光器的性能受到刻面区域中的激光模式的功率密度的限制。

借助于增大光泵浦的面积而不降低功率密度，可以从半导体盘形激光器实现高的光功率。然而，在半导体芯片的发射表面的区域中可以被放大的横模的数量也增大，这导致耦合出的激光辐射的光束质量劣化。

对于半导体盘形激光器的大多数应用，由于横基模的强度分布有助于光束整形，因此期望以横基模(单模激光器)进行操作。此外，在这种情况下，由于基模通常没有明显的强度峰值，因此半导体盘形激光器的最大功率可以增大。

发明内容

在一方面，本发明提出一种改进的半导体盘形激光器，所述半导体盘形激光器的特征在于高光束质量、特别是在横基模下的操作。

根据一个实施例，半导体盘形激光器包含具有盖层的半导体盘形芯片。盖层具有用于模式选择的至少一个结构化区域。结构化区域以激光辐射的横基模比较高激光模式的辐射经历更低的损耗这样的方式被结构化。由于结构化区域，穿过盖层的激光辐射经历局部损耗，其中，结构化区域以较高激光模式比横基模更大程度地衰减这样的方式形成。特别地，以此方式可以实现的是，在半导体激光器的操作期间仅横基模开始振荡。

由于激光辐射的较高模式被抑制并且优选地仅横基模开始振荡，因此获得半导体盘形激光器的高光束质量。此外，以此方式，在半导体激光器的侧面处耦合出辐射的强度峰值被减小，从而可以利用半导体激光器获得高的输出功率。

所述至少一个结构化区域优选地仅形成在盖层中。特别地，结构化区域不直接延伸到半导体盘形芯片的有源层中，该有源层例如形成为单量子阱结构或多量子阱结构。

在一个优选实施例中，结构化区域包括至少一个沟槽，所述至少一个沟槽优选地仅形成在盖层中，也就是说，其深度不大于盖层的厚度。

所述至少一个沟槽的宽度优选地包括在1μm至4μm之间。所述至少一个沟槽可以例如借助于在盖层的半导体材料中的蚀刻工艺来产生。

在穿过沟槽时，激光辐射在第一沟槽处进入沟槽时以及在第二沟槽处从沟槽出来时在每种情况下都经历散射损耗。在穿过沟槽期间，激光辐射有利地被衰减小于百分之十、优选地小于百分之五。例如，当穿过沟槽时会出现大约百分之二的损耗。特别地，激光辐射在穿过沟槽时所经历的损耗的大小取决于沟槽的形式和深度，并且在多个沟槽的情况下还取决于沟槽的数量。

在一个有利的构造中，至少一个沟槽从半导体芯片的发射表面的外部区域延伸到半导体芯片的发射表面的内部，并且具有相同的形心，但具有不同的长度。外部同心图案具有最大长度。内部同心图案大于半导体芯片的表面上的基模的尺寸。在这种情况下，半导体芯片的表面上的基模的区域不具有沟槽。以此方式可以实现的是，在半导体芯片的发射表面的外部区域传播的较高的横向激光模式比在半导体芯片的发射表面的内部中具有最大强度的横基模经历更高的损耗。

在另一有利的构造中，多个沟槽以不同的程度从半导体芯片的发射表面的外部区域延伸到半导体芯片的发射表面的内部。以此方式实现的是，由于在外部区域中沟槽的数量更多，因此在半导体芯片的发射表面的外部区域中具有较大强度的较高激光模式经历比中央基模更高的损耗，中央基模的最大强度位于半导体芯片的发射表面的内部。特别地，半导体芯片的发射表面的中央可以不具有沟槽。